一种SDN多控制器可扩展的协同方法

摘要

本发明公开了一种SDN多控制器可扩展的协同方法，该方法在维持网络基本性能的基础上，大大提升了网络的可扩展性，其包括：选取不同网络角色；建立带内控制信道；抽象、建立视图；在层次拓扑基础之上进行路由转发等步骤；本发明解决了传统单控制器在大型网络中难以应用的问题，主要成果是：在现有硬件条件下可以实施，并且有效减少了网络同步的开销，使得SDN网络可以在大范围网络内得以应用。

主权项

一种SDN多控制器可扩展的协同方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：步骤1：拓扑获取A1：控制器连接交换机交换机和控制器均支持Openflow协议；交换机和控制器之间建立TCP信道来传递交互信息；一个控制器连接多个交换机；A2：控制器发送LLDP报文来获取拓扑控制器向所控制的每一个交换机发送LLDP报文，这个报文带有交换机的ID并且只有一跳；交换机洪范这个LLDP报文；其它邻接交换机收到这个LLDP后向所属的控制器提交；A3：控制器计算拓扑并标记边缘端口将步骤A2获取到的交换机邻接信息汇总并计算所属域的拓扑；标记那些没有构成所属域链路的端口，这些端口就是边缘端口；步骤2：网络视图构架B1：选取Speaker和 Listener控制器将网络拓扑抽象为图G=(V，E)；对于不同的抽象层中的拓扑，计算每一个拓扑中最佳Speaker位置；B2：建立带内通信信道；B2a：各控制器将预先在交换机上安装流表，当交换机发现匹配的流表项时，将会直接提交给控制器；流表的匹配项是所有控制器之间约定的、Openflow支持的，并且全网唯一的匹配项，采用TCP/UDP port、Vlantag或MPLS；B2b：Speaker向其所控制的所有的交换机的边缘端口洪范Speaker ID Notice报文；B2c：收到Speaker ID Notice报文的控制器将会记录报文的来源端口；B2d：Listener继续向除了来源端口之外的边缘端口洪范Speaker ID Notice报文，使其到达网络上每一个控制器；B2e：Listener只对Speaker ID Notice报文响应一次，避免重复洪范造成的广播风暴问题；B2f：当Listener接收到其它Listener的Listener Registration消息时，记录来源端口，并在B2c中记录的Speaker ID Notice来源端口之间下发流表，建立带内信道；B3：控制器通过边缘端口发送邻接发现报文B3a：无论Speaker还是Listener，所有控制器向所有边缘端口发送Neighbour ID Notice消息，Neighbour ID Notice包含了控制器的ID，将其放在报文的负载字段；B3b：Neighbour ID Notice报文仅有一跳，用于邻接拓扑发现；B3c：所有的控制器，都会接收相邻控制器的Neighbour ID Notice消息，解析负载字段，得到相邻关系；B4：Listener控制器将邻接信息汇总发送至Speaker控制器B4a：通过步骤B2建立的带内通信信道发送；B4b：将消息组织成JSON的形式，方便解析；B4c：使用Adjacency Report消息，将JSON放在报文的负载字段；采用增量式报告，当新的控制器被发现时，才会发送Adjacency Report消息至Speaker；B5：Speaker控制器计算并同步至Listener控制器B5a：Speaker接受到Adjacency Report消息，取出报文的负载字段，解析JSON，并将控制器之间的邻接消息汇合；B5b：Speaker将汇合的拓扑信息组织成JSON形式再发送；B5c：使用Network View Update消息，将JSON放在报文的负载字段；采用增量式同步，只有收到新的Adjacency Report消息时，先计算拓扑信息，然后同步；B6：建立层次性的网络抽象视图B6a：多个Speaker重新构建一个层作为上层，按照步骤B1的方式，重新选取本层中的Speaker和Listener；B6b：所有的在上层的Listener将会抽象网络拓扑信息，将它作为下层Speaker所控制的域抽象为一个节点，节点的主要信息是聚合的ip地址，并提供给上层的Speaker；B6c：重复步骤B2‑步骤B5，反复选取Speaker和Listener，构建更高的层；步骤3：根据网络视图计算路径C1：一个控制器收到一个新的流安装请求时，将会判断目的地址是否在控制器所掌握的网络视图之中；C2：若在本控制器所掌握的网络视图之中，控制器将会根据最短路径算法计算路径，在本域内安装流表，直到将报文交付给下一跳；C3：若不在本控制器所掌握的网络视图中，控制器将会发送View Request消息，请求目的地址所在的位置。